張 旭綜述,李小毛審校

(中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院婦科,廣州 510630)

Survivin基因在子宮內(nèi)膜癌中的表達及臨床意義

張 旭綜述,李小毛審校

(中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院婦科,廣州 510630)

凋亡;子宮內(nèi)膜癌;診斷;治療;生存素

Survivin又名生存素或生存蛋白,1997年Ambrosini等[1]用效應(yīng)細(xì)胞蛋白酶受體-1(effector cell protease receptor-1,EPR-1)cDNA在人類基因組文庫中篩選,克隆出凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein,IAP)家族這一新成員?它是一種較強的抗凋亡蛋白[2],Survivin存在于大多數(shù)轉(zhuǎn)化細(xì)胞和癌細(xì)胞中,直接抑制Caspase和細(xì)胞凋亡,而在正常的成人組織和終末分化組織內(nèi)檢測不到,其表達水平和5年生存率呈負(fù)相關(guān),因而被認(rèn)為在腫瘤的基因診斷及靶向治療中具有廣闊的應(yīng)用前景[3]?現(xiàn)就Survivin基因的分子生物學(xué)特性與其在子宮內(nèi)膜癌中的表達及臨床意義進行簡要綜述?

1 Survivin基因分子結(jié)構(gòu)

Survivin是IAP家族的新成員,定位于人類染色體17q25上,由4個外顯子和3個內(nèi)含子組成,生存素是IAP家族中分子量最小的,編碼相對分子量為16 500,含142個氨基酸殘基的蛋白質(zhì)?Survivin結(jié)構(gòu)非常獨特,具有與其他IAP成員不同的獨特的形態(tài)結(jié)構(gòu):(1)Survivin單體NH3端只有一個較為保守的桿狀病毒屬抗細(xì)胞凋亡重復(fù)序列(baculovirus IAP repeat,BIR)結(jié)構(gòu)域,BIR結(jié)構(gòu)中心的β片層面積大,富含酸性氨基酸,是Survivin蛋白配體結(jié)合區(qū)域,BIR另一個特點是Zn原子處于由Cys57?Cys60?His77和Cys84構(gòu)成的四面體內(nèi),以配位鍵與此4個氨基酸殘基連接,這個結(jié)構(gòu)對Survivin抗凋亡功能很重要?(2)其COOH端缺乏環(huán)指結(jié)構(gòu),有一個獨特的卷曲螺旋,富含疏水基團,能與紡錘體微管上的微管蛋白結(jié)合?Survivin變異體(M 1299)缺乏COOH端螺旋,不能與微管結(jié)合,并喪失了抑制凋亡的功能[4-5]?已經(jīng)發(fā)現(xiàn)7種Survivin的剪接異構(gòu)體,如SurvivinΔEx3(缺少外顯子3)和Survivin2B(保留內(nèi)含子2的一部分作為隱藏的外顯子)?Survivin各種亞型之間存在著復(fù)雜的平衡關(guān)系,從而決定機體組織對各種影響凋亡的刺激或腫瘤發(fā)生不同的反應(yīng)?Survivin和SurvivinΔEx3具有抗凋亡作用,而Survivin2B則缺少抗凋亡特性,甚至把Survivin2B認(rèn)為是具有抗凋亡作用的 Survivin異構(gòu)體的拮抗劑[3]?

2 Survivin基因的組織表達及功能

Survivin廣泛表達于各種腫瘤組織和胚胎的發(fā)育過程中,而在心臟?肝臟?肺?肌肉等正常終末分化成熟的組織中檢測不到(胸腺?生殖器除外)[6-7]?在人類,胎兒大腦和一些腫瘤中有生存素的高度表達[8]?Survivin蛋白在轉(zhuǎn)化細(xì)胞株和人體內(nèi)幾乎所有的惡性腫瘤中都有明顯表達[9-10]?目前研究一致認(rèn)為,Survivin蛋白亞細(xì)胞定位在兩個蛋白池,一個是胞質(zhì)池,另一個是胞核池,而不同亞細(xì)胞定位提示其細(xì)胞凋亡抑制或有絲分裂檢查點調(diào)節(jié)等不同功能的發(fā)揮?有研究顯示,Survivin基因的組織分布具有明顯的細(xì)胞選擇性,表達于胚胎和發(fā)育的胎兒組織,其在正常成人終末分化組織(胸腺?生殖腺除外)不表達或低表達,而高表達于人類大多數(shù)腫瘤組織中,如胃癌?肺癌?結(jié)腸癌?胰腺癌?前列腺癌等[11-12]?

Survivin蛋白含有一個BIR分子,BIR分子中含有對抑制凋亡有重要作用的氨基酸殘基 Trp-?Pro-?Cys-?生存素通過這些殘基與 Caspase-3和Caspase-7結(jié)合,抑制Caspase活性?體外實驗[13]表明,生存素特異性地結(jié)合于細(xì)胞凋亡蛋白酶的終末階段分子 Caspase-3和 Caspase-7,而不是起始階段的Caspase-8,由此對暴露于多種凋亡刺激因素如Fas(CD95)?Bax以及化療藥物的細(xì)胞起到抑制Caspases活性和細(xì)胞凋亡的作用?

此外,生存素作用于細(xì)胞周期的G2/M期[14],由于Survivin通過與細(xì)胞有絲分裂紡錘體的微管結(jié)合,參與對細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié),并間接抑制Caspase對紡錘體的水解作用,利于保護有絲分裂細(xì)胞器的完整性,而抑制細(xì)胞凋亡,反義DNA抑制內(nèi)源性Survivin的表達,生存素和微管間的相互作用受到干擾,使生存素失去抗凋亡作用而增強Caspase的活性,從而引起細(xì)胞在有絲分裂期死亡[15]?在生存素的啟動區(qū)5′端有TATA序列?2個 AP2位點?3個 NF-kB位點和 1個 Sp1位點,還有許多細(xì)胞周期依賴元件(cell cycle-dependent elements,CDEs)和一個細(xì)胞周期基因同源區(qū)(cell cycle gene homology region,CHR)?-51區(qū)的細(xì)胞周期基因同源區(qū)(CHR)和-57區(qū)的細(xì)胞周期依賴元件(CDEs)對細(xì)胞周期的調(diào)控很重要?CDEs/CHR和增強因子的突變可能使m-Survivin的表達紊亂,Survivin的過度表達可使細(xì)胞失去正常增殖周期中凋亡關(guān)卡(checkpoint)的限制,通過有絲分裂促進轉(zhuǎn)化細(xì)胞的異常增殖,影響細(xì)胞的生存和導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生[4-5]?

另外,生存素還可以與周期素依賴蛋白激酶Cdk4結(jié)合,導(dǎo)致P21蛋白自Cdk4的解離?P21緊密結(jié)合于G1期和S期的蛋白激酶(Cdk4和Cdk2),抑制其活性,對細(xì)胞增殖停留在G1期具有重要的作用?而P21的解離使蛋白激酶Cdk4活化,細(xì)胞進入增殖周期,最終導(dǎo)致大量細(xì)胞無限制增殖?生存素如果過度表達,細(xì)胞失去正常增殖周期中凋亡“開關(guān)”的限制,造成細(xì)胞增殖增加,凋亡減少,細(xì)胞增殖與凋亡的平衡打破,最后導(dǎo)致癌癥的發(fā)生[4-5]?

3 Survivin基因在子宮內(nèi)膜癌中的表達及臨床意義

子宮內(nèi)膜癌(endometrial carcinoma,EC)是女性生殖道常見的三大惡性腫瘤之一,由于內(nèi)外環(huán)境的影響,近年來其發(fā)病率明顯上升,近年來有研究發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌的發(fā)生與細(xì)胞凋亡過程的異常有密切關(guān)系[16]?不同地區(qū)?不同國家對其流行病學(xué)?病因?qū)W和組織學(xué)給予了不同的報道?盡管在發(fā)展中國家對子宮內(nèi)膜癌的重視不如卵巢癌,但應(yīng)該認(rèn)識到其在世界范圍內(nèi)的普遍性,特別是在美國,子宮內(nèi)膜癌是最常見的女性生殖道惡性腫瘤?因此,對子宮內(nèi)膜癌的深入研究將對世界范圍內(nèi)女性健康有著深遠(yuǎn)意義?

Survivin的表達與腫瘤的發(fā)生?發(fā)展及預(yù)后密切相關(guān),到目前為止,國內(nèi)外有關(guān)Survivin與子宮內(nèi)膜癌關(guān)系的研究已有報道,但尚無一致的結(jié)論?

最早報道的是1999年Saitoh等[17]首先用RT-PCR方法在17例子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞中檢測到Survivin mRNA的表達?隨后,Survivin在子宮內(nèi)膜癌中的研究逐漸展開?

部分學(xué)者認(rèn)為,Survivin在腫瘤發(fā)生?發(fā)展中起重要作用,與子宮內(nèi)膜癌惡性程度及臨床病理學(xué)特征及預(yù)后密切相關(guān),認(rèn)為Survivin能為子宮內(nèi)膜癌的特異性診斷與預(yù)后提供重要依據(jù)?

Takai等[18]運用熒光免疫組化方法,通過對生存素在子宮內(nèi)膜癌的表達與子宮內(nèi)膜癌的增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)標(biāo)記指數(shù)?臨床分期?組織學(xué)分級?肌層浸潤深度?臨床療效?生存率關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn),生存素蛋白主要在細(xì)胞核表達(陽性表達率為88%),部分在胞漿表達,而在正常子宮內(nèi)膜上皮細(xì)胞幾乎沒有或很微弱的生存素免疫反應(yīng)(表達的陽性百分比在增殖期為0%～5.1%,分泌期為0%～15.8%),Survivin的表達與上述因素密切相關(guān),隨分期與分級的升高而表達增強(P 0.01),隨肌層浸潤深度增加而增強(P 0.01)?臨床期別越高?病理組織級別越高,生存素蛋白表達含量也越高,并隨分期與分級的升高而表達增強(P 0.01);當(dāng)癌細(xì)胞侵犯子宮肌層大于1/2時,生存素蛋白表達顯著升高(P 0.01);生存期越長,生存素蛋白表達越低,Survivin高表達的子宮內(nèi)膜癌患者其臨床預(yù)后及總生存率均較低表達患者差(P0.05)?Lehner等[19]用 RT-PCR的實驗方法對26例子宮內(nèi)膜樣腺癌組織及18例良性子宮內(nèi)膜組織的Survivin mRNA的含量進行檢測,發(fā)現(xiàn)44例標(biāo)本中皆有Survivin mRNA表達,在分泌期和萎縮性內(nèi)膜組織中表達較低,在增殖期內(nèi)膜和內(nèi)膜癌組織中表達較高?在正常分泌期內(nèi)膜Survivin mRNA平均含量55.1 pg/ng rRNA(31.5～94.3 pg/ng rRNA)?萎縮期內(nèi)膜為 5.3 pg/ng rRNA(1.8～10.2 pg/ng rRNA),而增殖期內(nèi)膜為236.9 pg/ng rRNA(3.1～1 071.5 pg/ng rRNA),上述三期正常內(nèi)膜中Survivin含量無明顯統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.050 9);另外發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜癌G1級Survivin mRNA平均含量56 pg/ng rRNA(1.5～285.5 pg/ng rRNA),G2級(平均為 127.5 pg/ng rRNA,26.5～464.9 pg/ng rRNA)與 G3級(平均為249.3 pg/ng rRNA,163.0～425.2 pg/ng rRNA)較 G1級顯著增高(P=0.013 4)?因而認(rèn)為Survivin mRNA含量隨著子宮內(nèi)膜樣腺癌分期的上升而增加?

而另一部分研究則發(fā)現(xiàn),Survivin雖然在腫瘤發(fā)生?發(fā)展中起重要作用,但是Survivin過表達可能只是子宮內(nèi)膜癌形成過程中的早期事件,其在子宮內(nèi)膜癌中表達與組織學(xué)分級?肌層浸潤及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等臨床病理學(xué)特征及預(yù)后因素均無明顯相關(guān)性,不能作為子宮內(nèi)膜癌特異性診斷及治療的依據(jù)?

Erkanli等[20]用免疫組化的方法研究29例子宮內(nèi)膜癌?38例子宮內(nèi)膜增生與10例增殖期正常子宮內(nèi)膜標(biāo)本發(fā)現(xiàn),Survivin在子宮內(nèi)膜增生和子宮內(nèi)膜腺癌中的表達明顯高于增生期子宮內(nèi)膜(P=0.01),但是,在子宮內(nèi)膜增生和子宮內(nèi)膜腺癌中的表達沒有明顯差異,并且Survivin表達與內(nèi)膜癌的經(jīng)典預(yù)后因素(肌層浸潤?組織學(xué)分級?淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移)及總生存率無關(guān)(P>0.05)?隨訪50例子宮內(nèi)膜腺癌4年,發(fā)現(xiàn)Survivin表達水平與其4年存活率沒有明顯的相關(guān)性?因而認(rèn)為Survivin的過表達是子宮內(nèi)膜癌形成過程中的早期事件?Pallares等[21]的研究采取95例子宮內(nèi)膜癌石蠟包埋切片(包括78例子宮內(nèi)膜樣腺癌?10例漿液細(xì)胞癌?4例透明細(xì)胞癌及3例惡性苗勒管腫瘤)的組織構(gòu)成組織微陣列,以免疫組化法進行研究,發(fā)現(xiàn)Survivin在內(nèi)膜癌中表達陽性率為75.95%,多定位于胞質(zhì),其表達與組織學(xué)類型?分級?分期及總生存率無相關(guān)性?

4 Survivin基因的腫瘤靶向治療

目前,關(guān)于Survivin基因的靶向治療正逐步展開,Survivin基因已成為備受關(guān)注的抗腫瘤治療的新靶點?由于Survivin與EPR-1基因的廣泛互補性,Ambrosini等[1]發(fā)現(xiàn)通過人為的表達效應(yīng)蛋白酶受體-1(EPR-1)而下調(diào)Survivin可以增加凋亡,抑制轉(zhuǎn)化細(xì)胞生長?應(yīng)用效應(yīng)蛋白酶受體-1(EPR-1)cDNA作為Survivin反義序列短暫轉(zhuǎn)染Hela細(xì)胞后導(dǎo)致Hela細(xì)胞喪失生存能力?在穩(wěn)定的Hela細(xì)胞,ZnSO4在金屬硫蛋白促催化劑控制下誘導(dǎo)效應(yīng)蛋白酶受體-1(EPR-1)mRNA可以抑制內(nèi)源性Survivin的表達,產(chǎn)生的結(jié)果是細(xì)胞凋亡增加和細(xì)胞增殖抑制?因而認(rèn)為存在潛在的EPR-1/Survivin基因族,并確認(rèn)Survivin為在腫瘤中瓦解細(xì)胞生命力的新靶點?

一種編碼生存素(T34A)的復(fù)制缺陷腺病毒(pAd2T34A)被構(gòu)建,轉(zhuǎn)染pAd2T34A能誘導(dǎo)各種癌細(xì)胞系如乳腺癌?子宮頸癌?前列腺癌?肺癌?結(jié)直腸癌細(xì)胞系發(fā)生自發(fā)性凋亡,而對正常增殖細(xì)胞沒有影響?與化療因子相比,pAd2T34A誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的能力與紫杉醇相似,而比阿霉素更有效,因而認(rèn)為針對生存素的腺病毒治療是腫瘤基因治療的新途徑[9-10,22]?

越來越多的研究表明,Survivin跟惡性腫瘤對化療藥物的敏感性有關(guān)[23]?有研究發(fā)現(xiàn)[6,11],轉(zhuǎn)染了Survivin cDNA的卵巢癌細(xì)胞對紫杉醇類藥物(泰素)的耐藥性增加4～6倍,而對順鉑等的化療敏感性無改變?而另有學(xué)者用順鉑處理胃癌細(xì)胞系MKN-45能夠使Survivin mRNA和蛋白增加2～6倍,推測這可能與腫瘤細(xì)胞耐藥有關(guān)[5]?目前,以Survivin為靶向的藥物如Flavopiridol和長春新堿(Vincristine)等已運用于臨床,對于以Survivin為靶向的基因治療正逐步展開?

5 問題與展望

Survivin是一個凋亡抑制因子,對細(xì)胞的分化和凋亡有著重要的影響?Survivin表達的組織學(xué)特異性及其對細(xì)胞凋亡和細(xì)胞增殖的雙重作用,引起了腫瘤研究者的廣泛關(guān)注?針對Survivin在子宮內(nèi)膜癌中的研究正逐步開展,主要集中于探索Survivin在子宮內(nèi)膜癌腫瘤組織中表達的意義方面?目前,已發(fā)現(xiàn)其作為子宮內(nèi)膜癌靶向診斷和治療靶基因的潛力,但總的說來,在子宮內(nèi)膜癌的治療研究中尚處于初級階段,Survivin在子宮內(nèi)膜癌發(fā)病機制中的具體作用還不明晰,以Survivin為靶向的腫瘤基因靶向治療尚處于探索階段;另外,Survivin蛋白在子宮內(nèi)膜癌中亞細(xì)胞定位爭論不一,且其亞細(xì)胞定位與子宮內(nèi)膜癌預(yù)后的關(guān)系尚有待進一步多樣本?長期隨訪的基礎(chǔ)及臨床實驗研究來證實?值得肯定的是,隨著Survivin研究的不斷深入,隨著人們對細(xì)胞凋亡?腫瘤發(fā)生機制?腫瘤免疫治療等方面的進一步了解,將為子宮內(nèi)膜癌的臨床診斷和治療提供新的思路及方法,從而為子宮內(nèi)膜癌的診斷及治療開辟新的領(lǐng)域?

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A

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2010-11-18

2011-03-12)

?臨床研究?